Modelo jerárquico de 3 capas, CSMA/CD, comunicaciones Ethernet y VLAN 802.1Q

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Resumen

El documento explica el modelo jerárquico de tres capas (acceso, distribución y núcleo) y el funcionamiento de CSMA/CD en Ethernet, incluyendo detección de portadora, colisiones y postergación aleatoria. También describe las comunicaciones unicast, broadcast y multicast, resume el modelo OSI y presenta el etiquetado de trama 802.1Q, las consideraciones de diseño LAN y los rangos de ID de VLAN.

Puntos clave

  • La red jerárquica de tres capas separa el acceso (dispositivos finales), la distribución (agregación de datos) y el núcleo (backbone de alta velocidad).
  • CSMA/CD combina escucha antes de transmitir, detección de colisiones y envío de una señal de congestión seguida de una postergación aleatoria.
  • Las comunicaciones en una LAN conmutada pueden ser unicast (un emisor y un receptor), broadcast (a todos) o multicast (a un grupo específico).
  • El encabezado 802.1Q añade una etiqueta a la trama Ethernet para indicar a qué VLAN pertenece en un enlace troncal.
  • Las VLAN de rango normal usan los ID 1 a 1005 y las de rango extendido los ID 1006 a 4094.
  • En el diseño LAN hay que controlar la latencia de la red y eliminar los cuellos de botella.

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  1. Describir el modelo de 3 capas de una red jerárquica


La red jerárquica es un modelo el cual se puede administrar y expandir con más facilidad y los problemas se resuelven con mayor rapidez.

El modelo de diseño jerárquico típico se separa en tres capas:

  • Capa de acceso

La capa de acceso hace interfaz con dispositivos finales como las PC, impresoras y teléfonos IP, para proveer acceso al resto de la red

  • Capa de distribución

La capa de distribución agrega los datos recibidos de los switches de la capa de acceso antes de que se transmitan a la capa núcleo para el enrutamiento hacia su destino final

  • Capa núcleo

Es la backbone de alta velocidad de la internetwork. La capa núcleo es esencial para la interconectividad entre los dispositivos de la capa de distribución, por lo tanto, es importante que el núcleo sea sumamente disponible y redundante

2. Explicar cómo funciona CSMA/CD

El conjunto de normas que utiliza Ethernet está basado en la tecnología de acceso múltiple por detección de portadora y detección de colisiones (CSMA/CD

  • Detección de portadora

En el método de acceso CSMA/CD Método de acceso, todos los dispositivos de red que tienen mensajes para enviar deben escuchar antes de transmitir.

  • Acceso múltiple

Si la distancia entre los dispositivos es tal que la latencia de las señales de un dispositivo supone la no detección de éstas por parte de un segundo dispositivo, éste también podría comenzar a transmitirlas.

  • Detección de colisiones

Cuando un dispositivo está en el modo de escucha, puede detectar cuando se produce una colisión en los medios compartidos, ya que todos los dispositivos pueden detectar un aumento en la amplitud de la señal que esté por encima del nivel norma


  • Señal de congestión y postergación aleatoria

Cuando se detecta una colisión, los dispositivos de transmisión envían una señal de congestionamiento. La señal de congestionamiento avisa a los demás dispositivos acerca de la colisión para que éstos invoquen un algoritmo de postergación. La función de éste es hacer que todos los dispositivos detengan su transmisión durante un período aleatorio, con lo cual se reducen las señales de colisión.

3¿Cómo se producen las comunicaciones Ethernet?


Las comunicaciones en una red LAN conmutada se producen de tres maneras: unicast, broadcast y multicast:

Unicast: Comunicación en la que un host envía una trama a un destino específico. En la transmisión unicast sólo existen un emisor y un receptor.

Broadcast: Comunicación en la que se envía una trama desde una dirección hacia todas las demás direcciones. En este caso, existe sólo un emisor pero se envía la información a todos los receptores conectados

Multicast: Comunicación en la que se envía una trama a un grupo específico de dispositivos o clientes.



Modelo osi

Aplicación


DEFINE LOS PROCESOS EN CADA EXTREMO DE LA COMUNICAION

PRESENTACIOM


TIENE TRES FUNICONES PRINCIPALES Conversión Y Codificación DE DATOS DE LA CAPA Aplicación

Sesión


  CREA Y MANTIENE UN DIALOGO ENTRE LAS APLICAIONES DE ORIGEN

TRANSPORTE


PREPARA LOS DATOS DE LA Aplicación PARA EL TRANPORTE A TRAVEZ DE LA RED

RED  LA CAPA DE RED HABILITA A LOS DISPOSITIVO A ALCANZARSE ENTRE SI

ENALACE DE DATOS


PREPARA LOS DATOS  DE RED PARA LA RED Física

Física  DEFINE COMO UN MEDIO DE TRANSMICION COMO SE CONECTA, COMO SE TRANSFIERE LA Información POR ESE MEDIO

Que es el etiquetado de trama 802.1Q

Recuerde que los switches son dispositivos de capa 2. Sólo utilizan la información del encabezado de trama de Ethernet para enviar paquetes. El encabezado de trama no contiene la información que indique a qué VLAN pertenece la trama. Posteriormente, cuando las tramas de Ethernet se ubican en un enlace troncal, necesitan información adicional sobre las VLAN a las que pertenecen. Esto se logra por medio de la utilización del encabezado de encapsulación 802.1Q. Este encabezado agrega una etiqueta a la trama de Ethernet original y especifica la VLAN a la que pertenece la tramA

¿Qué consideraciones se deben tener en cuenta en un diseño lan?


 

Control de la latencia de la red

Al diseñar una red para reducir la latencia, se necesita tener en cuenta la latencia originada por cada dispositivo de la red

Eliminación de los cuellos de botellas

Los cuellos de botella son lugares donde la alta congestión de la red provoca un bajo rendimiento.


  1. ¿Cuáles son los rangos ID de la VLan?


Rangos del ID de la VLAN

El acceso a las VLAN está dividido en un rango normal o un rango extendido.

  • VLAN de rango normal
    1. Se utiliza en redes de pequeños y medianos negocios y empresas.
    2. Se identifica mediante un ID de VLAN entre 1 y 1005.
    3. Los ID de 1002 a 1005 se reservan para las VLAN Token Ring y FDDI.  

Los ID 1 y 1002 a 1005 se crean automáticamente y no se pueden eliminar

  • VLAN de rango extendido
    1. Posibilita a los proveedores de servicios que amplíen sus infraestructuras a una cantidad de clientes mayor. Algunas empresas globales podrían ser lo suficientemente grandes como para necesitar los ID de las VLAN de rango extendido.
    2. Se identifican mediante un ID de VLAN entre 1006 y 4094.

Preguntas frecuentes

¿Qué capas tiene el modelo jerárquico de red?

El modelo típico tiene tres capas: acceso, distribución y núcleo. La capa de acceso conecta dispositivos finales, la de distribución agrega los datos de los switches de acceso y la de núcleo es el backbone de alta velocidad.

¿Qué es la señal de congestión en CSMA/CD?

Cuando se detecta una colisión, los dispositivos envían una señal de congestionamiento para avisar a los demás. Luego, todos invocan un algoritmo de postergación y detienen su transmisión durante un período aleatorio.

¿Para qué sirve el encabezado 802.1Q?

Como los switches de capa 2 solo usan el encabezado Ethernet, no saben a qué VLAN pertenece una trama. El encabezado 802.1Q agrega una etiqueta que especifica la VLAN en los enlaces troncales.

¿Qué rango de ID tienen las VLAN extendidas?

Las VLAN de rango extendido se identifican con ID entre 1006 y 4094 y permiten a los proveedores de servicios ampliar su infraestructura a más clientes.

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Test

1. ¿Cuál es la función de la capa de distribución?
2. ¿Qué hace un dispositivo CSMA/CD antes de transmitir?
3. ¿Qué tipo de comunicación envía una trama a todos los receptores de la red?
4. ¿Qué añade el encabezado 802.1Q a la trama Ethernet?
5. ¿Qué rango de ID corresponde a las VLAN de rango normal?
6. ¿Qué sucede en la comunicación unicast?

Preguntas generadas con IA a partir del documento: comprueba las respuestas con el texto.